Native POSIX Thread Library

Native POSIX Thread Library（NPTL）是Linux内核中实践POSIX Threads标准的函数库。

测试表明，NPTL能够成功地在IA-32平台上在两秒钟内生成100,000个线程；相应的没有NPTL的内核将耗费15分钟左右。^[1]^[2]

历史

在Linux内核2.6出现之前进程是(最小)可调度的对象，当时的Linux不真正支持线程。但是Linux内核有一个系统调用指令clone()，这个指令产生一个调用调用的进程的复件，而且这个复件与原进程使用同一地址空间。LinuxThreads计划使用这个系统调用来提供一个内核级的线程支持。但是这个解决方法与真正的POSIX标准有一些不兼容的地方，尤其是在信号处理、进程调度和进程间同步原语方面。

要提高LinuxThreads的效应很明显需要提供内核支持以及必须重写线程函数库。为了解决这个问题出现了两个互相竞争的项目：一个IBM的组的项目叫做NGPT（Next Generation POSIX Threads，下一代POSIX线程），另一个组是由Red Hat程序员组成的。2003年中NGPT被放弃，几乎与此同时NPTL公布了。

NPTL首次是随Red Hat Linux 9发表的。此前老式的Linux POSIX线程偶尔会发生系统无法产生线程的毛病，这个毛病的原因是因为在新线程开始的时候系统没有借机先占。当时的Windows系统对这个问题的解决比较好。Red Hat在关于Red Hat Linux 9上的Java的网页上发表了一篇文章称NPTL解决了这个问题^[3]。

从第3版开始NPTL是Red Hat Enterprise Linux的一部分，从Linux内核2.6开始它被纳入内核。目前它完全被结合入GNU C 函数库。

设计

NPTL的解决方法与LinuxThreads类似，内核看到的首要抽象依然是一个进程，新线程是通过clone()系统调用产生的。但是NPTL需要特殊的内核支持来解决同步的原始类型之间互相竞争的状况。在这种情况下线程必须能够入眠和再复苏。用来完成这个任务的原始类型叫做futex。

NPTL是一个所谓的1×1线程函数库。用户产生的线程与内核能够分配的物件之间的联络是一对一的。这是所有线程程序中最简单的。

参考资料

^ 引入2.6内核. [2008-08-12]. （原始内容存档于2012-01-21）.
^ The Native POSIX Thread Library for Linux (PDF). [2008-08-12]. （原始内容存档 (PDF)于2012-01-21）.
^ Red Hat Linux 9 and Java 2 Platform, Standard Edition 1.4.2: A Winning Combination. [2008-12-13]. （原始内容存档于2009-02-08）.

外部链接

NPTL设计论文（页面存档备份，存于互联网档案馆）
NPTL跟踪工具（页面存档备份，存于互联网档案馆）可以同来跟踪和调试NPTL程序的开源工具

[1] 引入2.6内核. [2008-08-12]. （原始内容存档于2012-01-21）.

[2] The Native POSIX Thread Library for Linux (PDF). [2008-08-12]. （原始内容存档 (PDF)于2012-01-21）.

[3] Red Hat Linux 9 and Java 2 Platform, Standard Edition 1.4.2: A Winning Combination. [2008-12-13]. （原始内容存档于2009-02-08）.

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